DE69531379T2 - Übertragungsleistungsregelung für Mobilfunk unter Verwendung offener und geschlossener Schleife - Google Patents

Übertragungsleistungsregelung für Mobilfunk unter Verwendung offener und geschlossener Schleife Download PDF

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DE69531379T2
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mobile station
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power
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Mamoru Yokosuka-shi Sawahashi
Fumiyuki Yokohama-shi ADACHI
Tomohiro Yokohama-shi Dohi
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Übertragungsleistungsregelungsverfahren und eine Übertragungsleistungsregelungsvorrichtung, die das Verfahren anwendet, und insbesondere ein Übertragungsleistungsregelungsverfahren einer Mobilstation in einem CDMA-(Codemultiplex-)System, das einen Mehrfachzugriff unter Verwendung eines Spreizspektrumverfahrens bei Mobilkommunikationen durchführt, und eine Übertragungsleistungsregelungsvorrichtung, die dieses Verfahren verwendet.
  • Bekanntermaßen fällt ein CDMA-System in zwei Klassen: ein Direktsequenz-(DS-)System, das ein herkömmlich moduliertes Signal unter Verwendung eines Spreizungscodes mit hoher Rate spreizt, und ein Frequenzsprung-(FH-)System, das ein Symbol in Elemente auflöst, so genannte Bausteine, und jeden Baustein in Signale unterschiedlicher Mittenfrequenzen mit hoher Rate übersetzt. Da das FH-System im Stand der Technik schwierig zu Implementieren ist, wird üblicherweise das DS-System angewendet. Spreizspektrumfunksysteme unterscheiden sich von herkömmlichen Kommunikationssystemen für 5atellitendatennetze, wie SCPC/FDMA (Einzelkanal pro Träger/Frequenzmultiplex) -Systemen oder TDMA (Zeitmultiplex) -Systemen darin, dass die Spreizspektrumfunksysteme auf einer Senderseite ein Signal nach seiner Modulation mit einer üblichen Modulation und dann durch die Durchführung einer zweiten Modulation unter Verwendung eines Spreizungscodes zum Verbreitern seiner Signalbandbreite senden. Auf einer Empfängerseite wird das empfangene Breitbandsignal andererseits zur Wiederherstellung des Schmalbandsignals entspreizt, wobei eine herkömmliche Demodulationsverarbeitung folgt. Die Entspreizung wird durch die Erfassung einer Korrelation zwischen der Spreizspektrumsequenz des empfangenen Signals und einer Spreizungscodesequenz durchgeführt, die an der Empfangsstation erzeugt wird, und dem Kanal eigen ist. Die Kapazität hinsichtlich der Anzahl an Teilnehmern in einer Zelle wird durch ein SIR (Signal-zu-Interferenzverhältnis) bestimmt, das zum Erreichen einer erforderlichen Fehlerrate erforderlich ist, da ein CDMA-System das gleiche Frequenzband für die Teilnehmer verwendet.
  • Die Anwendung des CDMA-Systems bei Mobilkommunikationen stellt ein Problem dahingehend dar, dass empfangene Signalpegel an einer Basisstation von jeweiligen Mobilstationen sich erheblich in Abhängigkeit von den Orten der Mobilstationen verändern, und daraus entsteht ein „Nah-Fern-Problem„, bei dem ein Signal mit großer Leistung ein Signal mit kleiner Leistung maskiert, wodurch die Anzahl an Mobilstationen verringert wird, die gleichzeitig kommunizieren können. D.h., die Kommunikationsqualität eines Kanals im CDMA-System wird durch Signale von anderen Kommunikationseinrichtungen verschlechtert, da das gleiche Frequenzband von einer Vielzahl von Kommunikationseinrichtungen gemeinsam genutzt wird, und die Signale von den anderen Kommunikationseinrichtungen eine Interferenz erfahren.
  • 1 zeigt einen Interferenzzustand in einem Rückwärtskanal (von der Mobilstation zur Basisstation) aufgrund anderer Mobilstationen. Kommuniziert eine sich näher an einer Basisstation befindende Mobilstation MSl mit der Basisstation BSl gleichzeitig mit weit entfernten Mobilstationen MS2 und MS3, ist die an der Basisstation BS1 empfangene Leistung von der nahen Mobilstation MS1 größer als die von den weit entfernten Mobilstationen MS2 und MS3. Infolgedessen werden die Kommunikationen der weit entfernten Mobilstationen MS2 und MS3 mit der Basisstation BS1 aufgrund der Interferenz von der nahen Mobilstation MS1 verschlechtert.
  • Zur Lösung dieses Nah-Fern-Problems wurde eine Übertragungsleistungsregelung eingeführt. Die Übertragungsleistungsregelung reguliert die empfangene Leistung an einer Empfangsstation, oder das durch die empfangene Leistung bestimmte SIR, so dass die empfangene Leistung oder das SIR ungeachtet der Orte der Mobilstationen konstant wird, wodurch eine gleichförmige Kommunikationsqualität im Servicebereich erzielt wird. So erhält die Signalleistung von den anderen Kommunikationseinrichtungen die Interferenz, und somit ist die Übertragungsleistungsregelung zur Verhinderung notwendig, dass die Signalleistung der anderen Kommunikationseinrichtungen stärker anwächst als die Übertragungsleistung des gewünschten Kanals.
  • Insbesondere muss jede Mobilstation hinsichtlich eines Rückwärtskanals ihre Übertragungsleistung derart regeln, dass ihre empfangene Leistung an einer Basisstation konstant wird. In einem CDMA-System, in dem die Interferenzleistung als weißes Rauschen betrachtet wird, ist der Übertragungsleistungsfehler der wichtigste Faktor bei der Bestimmung der Kapazität hinsichtlich der Anzahl an Teilnehmern in einer Zelle. Beispielsweise reduziert ein Übertragungsleistungsfehler von 1 dB die Kapazität hinsichtlich der Anzahl an Teilnehmern um ungefähr 30%. Da ein FDD- (Frequenzduplex-) System im Allgemeinen zum Erreichen von Zwei-Wege-Kommunikationen verwendet wird, sind ein Rückwärtskanal und ein Vorwärtskanal (von der Basisstation zur Mobilstation) Frequenz-geteilt, d.h., die Sendeträgerfrequenz und die Empfangsträgerfrequenz unterscheiden sich. Somit wird im FDD-System im Allgemeinen eine Übertragungsleistungsregelung mit geschlossener Regelschleife verwendet.
  • 2 zeigt ein Verfahren zur Bestimmung der Übertragungsleistung einer Mobilstation hinsichtlich eines thermischen Rauschpegels. In 2 bezeichnet das Bezugszeichen S eine gewünschte Empfangssignalleistung an einer Basisstation, I bezeichnet eine Interferenzleistung an der Basisstation, Imax bezeichnet eine maximale erlaubte Interferenzleistung an der Basisstation, wobei die Interferenzleistung vom System abhängt, und SNR bezeichnet ein Verhältnis der gewünschten Empfangssignalleistung S und der thermischen Rauschleistung N an der Basisstation. Die Übertragungsleistungsregelung einer Mobilstation an der Basisstation wird folgendermaßen durchgeführt:
    • (1) Die Basisstation hat zuvor einen gewünschten Empfangssignalpegel eingestellt, der zum Erreichen einer zufriedenstellenden Empfangsqualität eines Signals von einer Mobilstation erforderlich ist.
    • (2) Die Basisstation misst den tatsächlichen empfangenen Signalpegel des von der Mobilstation gesendeten Signals.
    • (3) Die Basisstation entscheidet, ob der tatsächliche Empfangssignalpegel des Signals von der Mobilstation größer oder kleiner als der gewünschte Empfangssignalpegel ist.
    • (4) Die Basisstation fügt ein Übertragungsleistungsregelungsbit entsprechend dem Entscheidungsergebnis periodisch in einen Rahmen eines Vorwärtssignals ein. Das Übertragungsleistungsregelungsbit weist eine Erhöhung oder Verringerung der Übertragungsleistung der Mobilstation an.
  • Diese geschlossene Übertragungsleistungsregelung ermöglicht die Ausführung einer Übertragungsleistungsregelung mit hoher Genauigkeit, deren Fehler innerhalb weniger dB liegt.
  • Andererseits wird eine Übertragungsleistungsregelung mit offener Regelschleife wie folgt durchgeführt: zuerst wird der Pegel eines von der Basisstation gesendeten Signals gemessen, und zum zweiten wird eine von der Mobilstation zur Basisstation gesendete Signalleistung verringert, wenn der empfangene Signalpegel an der Mobilstation groß ist, oder umgekehrt.
  • Obwohl die geschlossene Übertragungsleistungsregelung genauer als die offene Übertragungsleistungsregelung ist, beinhaltet die geschlossene Regelung eine Zeitverzögerung. Der Grund dafür ist, dass die Basisstation den empfangenen Signalpegel von der Mobilstation misst, die Übertragungsleistung der Mobilstation weniger Übertragungsleistungsregelungsintervalle später bewertet, und dann die Übertragungsleistung der Mobilstation unter Verwendung eines Vorwärtsübertragungsleistungsregelungsbits einstellt. Somit ist eine geeignete Übertragungsleistungsregelung aufgrund der in der geschlossenen Regelung enthaltenen Zeitverzögerung schwierig, wenn sich die Übertragungseigenschaften plötzlich ändern.
  • Zum Absorbieren momentaner Schwankungen aufgrund von Rayleigh-Schwund muss das Übertragungsleistungsregelungsbit mit einer höheren Rate als der Dopplerfrequenz in Rahmen eingefügt werden. Wird beispielsweise angenommen, dass Kommunikationen unter Verwendung von Trägern eines 2 GHz- Bandes ausgeführt werden, und sich eine Mobilstation mit 60–70 km/h bewegt, ergibt sich die Dopplerfrequenz zu ungefähr 200 Hz, und der Empfangspegel schwankt in dem dieser Frequenz entsprechenden Intervall. Demnach muss das Übertragungsleistungsregelungsbit in einer Periode von wenigen Millisekunden in Rahmen eingefügt werden. Unter Berücksichtigung der Rahmeneffizienz muss die Anzahl an Übertragungsleistungsregelungsbits pro Übertragungsleistungsregelung auf eines oder zwei beschränkt sein. Somit können mit dieser Anzahl an Bits schnelle Änderungen der Übertragungsleistung nicht bewirkt werden.
  • Da es andererseits viele hohe Gebäude in städtischen Bereichen gibt, kann der Ausbreitungsweg einer Mobilstation plötzlich von einem Schatten eines hohen Gebäudes in einen Direktsichtbereich übergehen oder umgekehrt. In diesen Fällen kann sich der Empfangssignalpegel an der Basisstation um mehr als 30 dB ändern. So lange die Übertragungsleistungsregelung in der Umkehrrichtung wie vorstehend beschrieben normal arbeitet, werden die an der Basisstation empfangenen Leistungen der von jeweiligen Mobilstationen gesendeten Signale konstant, und somit kann eine gleichförmige Empfangsqualität erhalten werden. Bewegt sich eine Mobilstation aber plötzlich aus dem Schatten eines Gebäudes in einen Direktsichtbereich, erhöht sich die von der Basisstation empfangene Leistung des von der Mobilstation gesendeten Signals plötzlich, und dies beaufschlagt von anderen Mobilstationen gesendete Signale mit großer Interferenz.
  • 3 zeigt ein Beispiel von Empfangssignalpegeländerungen an der Basisstation. In derartigen Fällen kann die geschlossene Übertragungsleistungsregelung die Übertragungsleistung nicht schnell verringern, da die geschlossene Regelung eine Verzögerung einer gewissen Zeitkonstante beinhaltet. Dies stellt ein Problem dahin gehend dar, dass eine starke Interferenz für andere Benutzer stattfindet.
  • Wie vorstehend beschrieben verwendet die Rückwärtsübertragungsleistungsregelung an einer Mobilstation im herkömmlichen CDMA-System im Allgemeinen eine geschlossene Übertragungsleistungsregelung, da eine hochgenaue Leistungsregelung erforderlich ist. Die geschlossene Übertragungsleistungsregelung beinhaltet allerdings eine Verzögerung einer merklichen Zeitkonstante, die in der Rückkopplungsschleife enthalten ist, und somit kann sie keine schnellen Änderungen der Übertragungsleistung bewirken.
  • Da es andererseits viele hohe Gebäude in städtischen Bereichen gibt, kann sich der Ausbreitungsweg einer Mobilstation plötzlich von einem Schatten eines hohen Gebäudes in einen Direktsichtbereich bewegen oder umgekehrt. In diesen Fällen verändert sich der empfangene Signalpegel an der Basisstation um einen großen Betrag. Bewegt sich insbesondere eine Mobilstation plötzlich aus einem Schatten eines Gebäudes in einen Direktsichtbereich, erhöht sich die an der Basisstation empfangene Leistung des von der Mobilstation gesendeten Signals plötzlich, und dies stellt ein ernstes Problem dahingehend dar, dass von anderen Mobilstationen gesendete Signale eine starke Interferenz erfahren.
  • Die WO92/21196 offenbart ein Übertragungsleistungsregelungssystem für ein zellulares CDMA-Mobiltelefonsystem, bei dem die gesendete Leistung an der Mobileinheit in Abhängigkeit von einem empfangenen Signalleistungspegel und in Abhängigkeit von einem empfangenen Übertragungsregelungssignal von einer Basisstation angepasst wird.
  • Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Übertragungsleistungsregelungsverfahren für ein CDMA(Kodemultiplex-) System ausgebildet, das eine Übertragungsleistung einer Mobilstation auf der Grundlage eines von einer Basisstation zu der Mobilstation gesendeten Übertragungsleistungsregelungsbits regelt, mit den Schritten
    Messen einer durchschnittlichen empfangenen Leistung pro Übertragungsleistungsregelungsperiode eines von der Basisstation gesendeten Signals an der Mobilstation,
    Erfassen einer Leistungsdifferenz zwischen der durchschnittlichen empfangenen Leistung einer aktuellen Übertragungsleistungsregelungsperiode und der einer Übertragungsleistungsregelungsperiode von vorhergehenden Übertragungsleistungsregelungsperioden an der Mobilstation,
    Entscheiden an der Mobilstation, ob die Leistungsdifferenz eine vorbestimmte Bezugsleistungsdifferenz überschreitet,
    Einstellen einer Übertragungsleistung der Mobilstation an der Mobilstation entsprechend der Leistungsdifferenz, wenn die Leistungsdifferenz die vorbestimmte Bezugsleistungsdifferenz überschreitet, und entsprechend dem Übertragungsleistungsregelungsbit, wenn die Leistungsdifferenz geringer als die vorbestimmte Bezugsleistungsdifferenz ist.
  • Das Übertragungsleistungsregelungsverfahren kann ferner die Schritte umfassen
    Berechnen eines SIR (Signal-zu-Interferenzverhältnisses) empfangener Leistung eines von der Mobilstation gesendeten gewünschten Signals an der Basisstation bezüglich einer Summe einer Interferenzleistung von anderen Mobilstationen und thermischer Rauschleistung,
    Entscheiden, ob das SIR größer als ein Bezugswert ist, der zur Erfüllung einer vorbestimmten Übertragungsqualität vorbestimmt ist, und
    periodisches Einfügen des Übertragungsleistungsregelungsbits in einen Vorwärtsrahmen (von der Basisstation zu der Mobilstation) entsprechend einem Ergebnis der Entscheidung im vorgehenden Entscheidungsschritt.
  • Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Übertragungsleistungsregelungsvorrichtung zur Regelung der Übertragungsleistung einer Mobilstation in einem Kodemultiplex-System auf der Grundlage eines von einer Basisstation zur Mobilstation gesendeten Übertragungsleistungsregelungsbits ausgebildet, mit
    einer Einrichtung zum Messen einer durchschnittlichen empfangenen Leistung pro Übertragungsleistungsregelungsperiode eines von der Basisstation gesendeten und an der Mobilstation empfangenen Signals,
    einer Einrichtung zur Erfassung einer Leistungsdifferenz zwischen der durchschnittlichen empfangenen Leistung einer aktuellen Übertragungsleistungsregelungsperiode und der einer Übertragungsleistungsregelungsperiode vorhergehender Übertragungsleistungsregelungsperioden,
    einer Einrichtung zur Entscheidung, ob die Leistungsdifferenz eine vorbestimmte Bezugsleistungsdifferenz überschreitet, und
    einer Einrichtung zum Einstellen einer Übertragungsleistung der Mobilstation entsprechend der Leistungsdifferenz, wenn die Leistungsdifferenz die vorbestimmte Bezugsleistungsdifferenz überschreitet, und entsprechend dem Übertragungsleistungsregelungsbit, wenn die Leistungsdifferenz geringer als die vorbestimmte Bezugsleistungsdifferenz ist.
  • Gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Übertragungsleistungsregelungsvorrichtung zur Verwendung in einer Mobilstation in einem Kodemultiplex-System ausgebildet, wobei die Vorrichtung zur Regelung der Übertragungsleistung der Mobilstation auf der Grundlage eines von einer Basisstation empfangenen Übertragungsleistungsregelungsbits eingerichtet ist, mit
    einer Einrichtung zum Messen einer durchschnittlichen empfangenen Leistung pro Übertragungsleistungsregelungsperiode eines von der Basisstation gesendeten und an der Mobilstation empfangenen Signals,
    einer Einrichtung zur Erfassung einer Leistungsdifferenz zwischen der durchschnittlichen empfangenen Leistung einer aktuellen Übertragungsleistungsregelungsperiode und der einer Übertragungsleistungsregelungsperiode vorhergehender Übertragungsleistungsregelungsperioden,
    einer Einrichtung zur Entscheidung, ob die Leistungsdifferenz eine vorbestimmte Bezugsleistungsdifferenz überschreitet, und
    einer Einrichtung zum Einstellen einer Übertragungsleistung der Mobilstation entsprechend der Leistungsdifferenz, wenn die Leistungsdifferenz die vorbestimmte Bezugsleistungsdifferenz überschreitet, und entsprechend dem Übertragungsleistungsregelungsbit, wenn die Leistungsdifferenz geringer als die vorbestimmte Bezugsleistungsdifferenz ist.
  • Gemäß einer vierten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Übertragungsleistungsregelungsvorrichtung zur Verwendung in einer Basisstation in einem Kodemultiplex-System ausgebildet, wobei die Vorrichtung zur Regelung der Übertragung eines Übertragungsleistungsregelungsbits durch die Basisstation eingerichtet ist, wobei das Übertragungsleistungsregelungsbit bei der Regelung einer Übertragungsleistung einer Mobilstation im System verwendet wird, die eine Übertragungsleistungsregelungsvorrichtung gemäß der dritten Ausgestaltung der Erfindung aufweist, mit
    einer Einrichtung zur Berechnung eines SIR (Signal-zu-Interferenzverhältnisses) empfangener Leistung eines von der Mobilstation gesendeten und an der Basisstation empfangenen gewünschten Signals bezüglich der Summe von Interferenzleistung von anderen Mobilstationen und thermischer Rauschleistung,
    einer Einrichtung zur Entscheidung, ob das SIR größer als ein Bezugswert ist, der zur Erfüllung einer vorbestimmten Übertragungsqualität vorbestimmt ist, und
    einer Einrichtung zum Einfügen des Übertragungsleistungsregelungsbits periodisch in einen Vorwärtsrahmen, der von der Basisstation zur Mobilstation zu übertragen ist, entsprechend dem Ergebnis einer Entscheidung durch die Entscheidungseinrichtung.
  • Die Übertragungsleistungsregelung wird durch Umschalten der geschlossenen Regelung in die offene Regelung oder umgekehrt entsprechend Änderungen im gewünschten Empfangssignalpegel an der Mobilstation durchgeführt. Insbesondere wird bei einem Ausführungsbeispiel die Übertragungsleistung einer Mobilstation mit hoher Genauigkeit durch eine geschlossene Regelung geregelt, und senkt die Übertragungsleistung der Mobilstation schnell, wenn die empfangene Signalleistung an der Mobilstation sich um einen großen Betrag entsprechend dem Zustand benachbarter Gebäude erhöht, wodurch eine Rückwärtsrichtung- Übertragungsleistungsregelung implementiert wird, die eine Interferenz mit anderen Mobilstationen verhindern kann.
  • Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine Darstellung einer Interferenz von anderen Mobilstationen hinsichtlich eines Rückwärtskanals in einem herkömmlichen System,
  • 2 eine Darstellung eines herkömmlichen Übertragungsleistungsregelungsverfahrens mit Bezugnahme auf einen thermischen Rauschpegel,
  • 3 eine Darstellung von Änderungen im Empfangssignalpegel an einer Basisstation, wenn eine Rückwärtsverbindungs-Übertragungsleistungsregelung durchgeführt wird,
  • 4 ein Ablaufdiagramm eines Leistungsregelungsverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 5 eine Darstellung der Arbeitsweise des Leistungsregelungsverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 6 eine Darstellung des Prinzips der geschlossenen Übertragungsleistungsreglung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
  • 7A und 7B Blockschaltbilder eines Ausführungsbeispiels einer Mobilstation eines CDMA-Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
  • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Übertragungsleistungsregelung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Basisstation berechnet im Schritt S1 ein SIR (Signal-zu-Interferenzverhältnis) S/(I+N) der empfangenen Leistung S eines gewünschten Signals von einer Teilnehmermobilstation zur Summe einer Interferenzleistung I von anderen Mobilstationen und einem thermischen Rauschpegel N. Daraufhin vergleicht die Mobilstation das empfangene SIR mit einem vorbestimmten Referenz-SIR, das zur Erfüllung einer gewünschten Übertragungsqualität erforderlich ist, und entscheidet, ob das empfangene SIR größer ist als das Referenz-SIR. Dann fügt die Basisstation ein Übertragungsleistungsregelungsbit periodisch in Informationsbits in einem Vorwärts- (von der Basisstation zur Mobilstation) Rahmen entsprechend dem Ergebnis der Entscheidung ein (Schritt S2).
  • 5 zeigt die Arbeitsweise des Übertragungsleistungsregelungsverfahrens an der Mobilstation gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In dieser Figur bezeichnet S eine gewünschte Empfangssignalleistung an der Basisstation, I bezeichnet eine Interferenzleistung an der Basisstation und SIR ein Verhältnis der gewünschten Empfangssignalleistung S zur Interferenzleistung I. Das Ausführungsbeispiel wendet die geschlossene Regelung und die offene Regelung entsprechend Änderungen im gewünschten Empfangssignalpegel an der Mobilstation im Zeitmultiplex an.
  • Die Mobilstation misst daraufhin die durchschnittliche empfangene Leistung des gewünschten von der Basisstation gesendeten Signals pro Übertragungsleistungsregelungsperiode. So berechnet die Mobilstation die durchschnittliche empfangene Leistung des gewünschten Signals in der aktuellen Übertragungsleistungsregelungsperiode und die in einer oder mehreren vorhergehenden Übertragungsleistungsregelungsperioden, und berechnet dann die Differenz ΔRSSI der beiden. Ist die Durchschnittsleitungsdifferenz ΔRSSI geringer als eine vorbestimmte Referenzleistungsdifferenz ΔPth (Schritt S3 in 4), berechnet die Mobilstation ihre Übertragungsleistung Pt entsprechend dem aus dem Vorwärtsrahmen extrahierten Übertragungsleistungsregelungsbit in Schritt S4 in 4. So wird die Übertragungsleistung der Mobilstation durch die Übertragungsleistungsregelung mit geschlossener Regelschleife in Schritt S4 in 4 eingestellt.
  • Überschreitet die Durchschnittsleistungsdifferenz ΔRSSI andererseits die Referenzleistungsdifferenz ΔPth, erhöht die Mobilstation ihre Übertragungsleistung schnell unter der Annahme, dass sich die Mobilstation aus dem Schatten eines Gebäudes in einen Direktsichtbereich bewegt. Insbesondere berechnet die Mobilstation die Übertragungsleistung PT in Schritt S5 entsprechend der Leistungsdifferenz ΔRSSI zwischen der aktuellen Übertragungsleistungsregelungsperiode und einer vorhergehenden Übertragungsleistungsregelungsperiode.
  • Dies wird nachstehend näher unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Wie es in 5 gezeigt ist, erhöht sich die gewünschte Empfangssignalleistung S an der Basisstation plötzlich, wenn sich die Mobilstation aus dem Schatten eines Gebäudes in einen Direktsichtbereich bewegt. Dies beruht darauf, dass die Mobilstation zur Basisstation mit der Übertragungsleistung sendet, die im abgeschatteten Zustand eingestellt wurde, und sich so die empfangene Leistung an der Mobilstation auf einen viel größeren Betrag erhöht, wenn die Mobilstation in den Direktsichtbereich eintritt. Demgegenüber ändert sich die Interferenzleistung von anderen Mobilstationen nicht wesentlich. Daraus ergibt sich eine Erhöhung der Interferenz für andere Mobilstationen. Zur Verhinderung dieses Problems versucht das Ausführungsbeispiel, die Interferenz in sehr kurzer Zeit unter Verwendung der offenen Regelschleife über die ` Schritte S5, S6 und S8 in 4 zu korrigieren.
  • In Schritt S6 überprüft die Mobilstation, ob die in den Schritten S4 und S5 berechnete Übertragungsleistung PT eine vorbestimmte maximale erlaubte Übertragungsleistung Pmax überschreitet. Überschreitet PT Pmax nicht, führt die Mobilstation die Übertragung mit der Übertragungsleistung PT in Schritt S7 aus, während dann, wenn PT Pmax überschreitet, sie die Übertragung mit der maximalen erlaubten Übertragungsleistung Pmax in Schritt S8 ausführt.
  • Die Beziehung zwischen der geschlossenen Regelung und der offenen Regelung wird nachstehend näher beschrieben. Ist die Änderung ΔRSSI in der gewünschten Empfangssignalleistung der Mobilstation geringer als die Referenzleistungsdifferenz ΔPT, führt die Mobilstation eine geschlossene Übertragungsleistungsregelung wie in 6 gezeigt durch.
  • In 6 wird die Übertragungsleistungsregelung wie folgt ausgeführt: (die Zahlen in Klammern entsprechen jenen in 6.)
    • [1] Eine Basisstation misst einen gewünschten Empfangsleistungspegel und berechnet sein SIR.
    • [2] Die Basisstation schätzt eine Übertragungsleistung in zwei Übertragungsleistungsregelungsperioden später durch Vergleichen des gemessenen SIR mit einem vorbestimmten Referenz-SIR.
    • [3] Die Basisstation erzeugt ein Übertragungsleistungsregelungsbit, das eine Erhöhung oder Verringerung der Übertragungsleistung einer Mobilstation befiehlt, und fügt es periodisch in einen Vorwärtsrahmen ein. Die Einfügeperiode wird derart bestimmt, dass die Leistungsregelung momentanen, mit der Dopplerfrequenz verbundenen Schwankungen folgen kann.
    • [4] Die Mobilstation dekodiert das Rückwärtsverbindungs-Übertragungsleistungsregelungsbit, das im von der Basisstation gesendeten Vorwärtsrahmen enthalten ist.
    • [5] Die Mobilstation sendet ein Signal mit der Übertragungsleistung, die durch das im Vorwärtsrahmen enthaltene Rückwärtsverbindungs-Übertragungsleistungsregelungsbit befohlen wird.
  • Die Referenzleistungsleistungsdifferenz ΔPth hinsichtlich der Änderung ΔRSSI in der gewünschten Empfangssignalleistung wird wie folgt eingestellt zuerst wird ein maximaler Wert einer Verringerung der Übertragungsleistung der Mobilstation gesetzt, die das Übertragungsleistungsbit oder die Übertragungsleistungsbits während eines oder während zwei Rahmen in der geschlossenen Regelung liefern können. Dann wird ein Wert größer als der maximale Wert als Referenzleistungsdifferenz ΔPth eingestellt, der im Allgemeinen ungefähr zu 30 bis 50 dB angenommen wird.
  • So kann das System eine Regelung mit hoher Genauigkeit erreichen, da es primär eine geschlossene Übertragungsleistungsregelung durchführt. Da die geschlossene Regelung ferner in die offene Regelung umgeschaltet wird, die die Übertragungsleistung PT entsprechend der Änderung ΔRSSI in der gewünschten Empfangssignalleistung der Mobilstation bestimmt, wenn die Empfangssignalleistung der Mobilstation sich plötzlich aufgrund eines Ausbreitungszustands erhöht, der die Mobilstation umgibt, kann die Übertragungsleistung der Mobilstation in sehr kurzer Zeit verringert werden. Daher kann die Interferenz mit anderen Kommunikationseinrichtungen verringert werden.
  • Die 7A und 7B zeigen Blockschaltbilder eines Ausführungsbeispiels einer CDMA-Mobilstation gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Basisstation hat einen ähnlichen Aufbau, hat aber keine Einrichtung 118 zur Erfassung der Änderung der gewünschten empfangenen Leistung.
  • Die Mobilstation ist grob in einen Empfängerblock 102 bis 126 und einen Senderblock 130 bis 140 unterteilt.
  • Zuerst wird der Empfängerblock beschrieben. Der Empfängerblock enthält einen RF-Abwärtsumsetzer 102 zum Umsetzen eines empfangenen RF-(Hochfrequenz-)Signals in ein IF-(Zwischenfrequenz-)Signal. Ein Vorwärtssignal, das von der Basisstation gesendet und von der Mobilstation empfangen wird, läuft durch den RF-(Hochfrequenz)Abwärtumsetzer 102, einen AGC- (automatischen Verstärkungssteuerungs-)Verstärker 104 und eine Quadraturerfassungseinrichtung 106 und wird in eine Entspreizungseinrichtung 108 eingegeben. Die Entspreizungseinrichtung 108 beinhaltet angepasste Filter oder einen Schieberkorrelierer, und entspreizt das Signal, das durch einen PN- (Pseudorausch-)Code gespreizt wurde. Das Ausgangssignal der Entspreizungseinrichtung 108 wird einer RAKE-Kombinationseinrichtung und einem Demodulierer 110, einem Zeitgenerator 114, einer Wunschsignalleistungserfassungseinrichtung 116 und einer Interferenzleistungserfassungseinrichtung 122 zugeführt.
  • Die RAKE-Kombinationseinrichtung und der Demodulierer 110 führen eine Demoldulation des Signals durch, wie eine Rückumsetzung eines Signals, das beispielsweise einer Walsh-Umsetzung unterzogen wurde, und kombinieren individuelle Bausteine des Signals durch die Verwendung der Maximalverhältniskombination. Eine Rahmentrenneinrichtung 112 extrahiert ein Übertragungsleistungsregelungsbit aus einer Symbolsequenz des so kombinierten Vorwärtssignals. Der Zeitgenerator 114 erzeugt ein Zeitsignal zur Synchronisation durch die Erfassung eines im Vorwärtssignal enthaltenen Pilotsignals und führt das Zeitsignal zu der Wunschsignalleistungserfassungseinrichtung 116 und der Interferenzleistungserfassungseinrichtung 122. Die Wunschsignalleistungserfassungseinrichtung 116 erfasst den Leistungspegel des gewünschten empfangenen Signals von der Basisstation und führt einen Teil der Verarbeitungen der vorstehend angeführten Schritte S1 und S3 in 4 durch. Der empfangene Pegel des gewünschten Signals wird einer Wunschsignalempfangsleistungsänderungserfassungseinrichtung 118 und einer Empfangs-SIR-Berechnungseinrichtung 124 zugeführt.
  • Die Wunschsignalempfangsleistungsänderungserfassungseinrichtung 118 führt die Berechnung und Entscheidung des vorhergehenden Schritts S3 in 4 auf der Grundlage des empfangenen Pegels des gewünschten Signals aus. Das Ergebnis der Entscheidung wird einem Übertragungsleistungsentscheidungsabschnitt 120 zugeführt. Der Übertragungsleistungsentscheidungsabschnitt 120 empfängt das Entscheidungsergebnis von der Erfassungseinrichtung 118 und das Übertragungsleistungsregelungsbit von der Rahmentrenneinrichtung 112 und führt die Verarbeitungen der Schritte S4 bis S8 in 4 durch und führt einem Leistungsverstärker 140 einen Übertragungsleistungswert zu, der durch diese Verarbeitungen erhalten wird.
  • In Verbindung dazu führt die Basisstation eine geschlossene Leistungsregelung wie folgt durch: zuerst berechnet ein Übertragungsleistungsentscheidungsabschnitt 120 der Basisstation eine Übertragungsleistung PT beruhend auf einem von einer Rahmentrenneinrichtung 112 zugeführten Übertragungsleistungsregelungsbit, und gibt dann die obere Grenzleistung Pmax aus, wenn PT Pmax überschreitet, und gibt PT aus, wenn PT geringer als Pmax ist.
  • Parallel zu den vorstehend beschriebenen Verarbeitungen führt die Basisstation die Schritte S1 und S2 in 4 durch. Zuerst kooperiert eine Interferenzleistungserfassungseinrichtung 122 der Basisstation mit einer Empfangs-SIR-Berechnungsseinrichtung 124 zur Durchführung der Verarbeitung von Schritt S1 in 4. Das Berechnungsergebnis der Empfangs-SIR-Berechnungseinrichtung 124 wird dann zu einem Regelungsbitentscheidungsabschnitt 126 der Basisstation gesendet, der die Verarbeitung in Schritt S2 in 4 ausführt. Das durch den Regelungsbitentscheidungsabschnitt 126 bestimmte Übertragungsleistungsregelungsbit wird einer Rahmenerzeugungseinrichtung 130 zugeführt, die das Übertragungsleistungsregelungsbit in einen zur Mobilstation zu übertragenden Rahmen einfügt. In der Mobilstation werden auch Verarbeitungen ähnlich den Schritten S1 und S2 ausgeführt.
  • Als nächstes wird der Senderblock der Mobilstation beschrieben. Die Rahmenerzeugungseinrichtung 130 empfängt das Übertragungsleistungsregelungsbit, Informationsdaten, Pilotdaten, oder dergleichen und erzeugt einen Rückwärtsrahmen (einen von der Mobilstation zur Basisstation gesendeten Rahmen), wie es in 6 gezeigt ist. Der Rahmen wird einer Spreizungseinrichtung 132 zugeführt, die das Eingangssignal unter Verwendung des durch einen Spreizungscodegenerator 134 erzeugten PN-Codes im Spektrum spreizt. Das durch die Spreizungseinrichtung 132 gespreizte Signal wird einer Quadraturmodulation durch einen Modulator 136 unterzogen, und wird in den Leistungsverstärker 140 über einen RF-Aufwärtsumsetzer 138 eingegeben. Der Leistungsverstärker 140 verstärkt das Eingangssignal bis auf die Übertragungsleistung PT oder Pmax, die durch den Übertragungsleistungsentscheidungsabschnitt 120 bestimmt wird, und überträgt es.
  • Obwohl die Übertragungsleistung durch den Leistungsverstärker 140 im RF-Abschnitt an der Mobilstation geregelt wird, wird sie im Basisband unter Verwendung einer Stromregelung an der Basisstation geregelt. Der Grund dafür ist, dass die Basisstation eine Vielzahl von Kanälen im Basisband kombiniert, und diese alle gleichzeitig verstärkt.
  • Die Erfindung wurde bezüglich eines Ausführungsbeispiels detailliert beschrieben, und es ist für den Fachmann ersichtlich, dass Änderungen und Modifikationen ausgeführt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie er durch die beigefügten Patentansprüche definiert ist.

Claims (4)

  1. Übertragungsleistungsregelungsverfahren für ein CDMA(Kodemultiplex-) System, das eine Übertragungsleistung einer Mobilstation auf der Grundlage eines von einer Basisstation zu der Mobilstation gesendeten Übertragungsleistungsregelungsbits regelt, mit den Schritten Messen einer durchschnittlichen empfangenen Leistung pro Übertragungsleistungsregelungsperiode eines von der Basisstation gesendeten Signals an der Mobilstation, Erfassen einer Leistungsdifferenz zwischen der durchschnittlichen empfangenen Leistung einer aktuellen Übertragungsleistungsregelungsperiode und der einer Übertragungsleistungsregelungsperiode von vorhergehenden Übertragungsleistungsregelungsperioden an der Mobilstation, Entscheiden an der Mobilstation, ob die Leistungsdifferenz eine vorbestimmte Bezugsleistungsdifferenz überschreitet, Einstellen einer Übertragungsleistung der Mobilstation an der Mobilstation entsprechend der Leistungsdifferenz, wenn die Leistungsdifferenz die vorbestimmte Bezugsleistungsdifferenz überschreitet, und entsprechend dem Übertragungsleistungsregelungsbit, wenn die Leistungsdifferenz geringer als die vorbestimmte Bezugsleistungsdifferenz ist.
  2. Übertragungsleistungsregelungsverfahren nach Anspruch 1, ferner mit den Schritten Berechnen eines SIR (Signal-zu-Interferenzverhältnisses) empfangener Leistung eines von der Mobilstation gesendeten gewünschten Signals an der Basisstation bezüglich einer Summe einer Interferenzleistung von anderen Mobilstationen und thermischer Rauschleistung, Entscheiden, ob das SIR größer als ein Bezugswert ist, der zur Erfüllung einer vorbestimmten Übertragungsqualität vorbestimmt ist, und periodisches Einfügen des Übertragungsleistungsregelungsbits in einen von der Basisstation zu der Mobilstation zu sendenden Vorwärtsrahmen entsprechend einem Ergebnis der Entscheidung im vorgehenden Entscheidungsschritt.
  3. Übertragungsleistungsregelungsvorrichtung zur Verwendung in einer Mobilstation in einem Kodemultiplex-System, wobei die Vorrichtung zur Regelung der Übertragungsleistung der Mobilstation auf der Grundlage eines von einer Basisstation empfangenen Übertragungsleistungsregelungsbits eingerichtet ist, mit einer Einrichtung (116) zum Messen einer durchschnittlichen empfangenen Leistung pro Übertragungsleistungsregelungsperiode eines von der Basisstation gesendeten und an der Mobilstation empfangenen Signals, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (116) zur Erfassung einer Leistungsdifferenz zwischen der durchschnittlichen empfangenen Leistung einer aktuellen Übertragungsleistungsregelungsperiode und der einer Übertragungsleistungsregelungsperiode vorhergehender Übertragungsleistungsregelungsperioden, eine Einrichtung (118) zur Entscheidung, ob die Leistungsdifferenz eine vorbestimmte Bezugsleistungsdifferenz überschreitet, und eine Einrichtung (120) zum Einstellen einer Übertragungsleistung der Mobilstation entsprechend der Leis tungsdifferenz, wenn die Leistungsdifferenz die vorbestimmte Bezugsleistungsdifferenz überschreitet, und entsprechend dem Übertragungsleistungsregelungsbit, wenn die Leistungsdifferenz geringer als die vorbestimmte Bezugsleistungsdifferenz ist.
  4. Übertragungsleistungsregelungsvorrichtung zur Verwendung in einer Basisstation in einem Kodemultiplex-System, wobei die Vorrichtung zur Regelung der Übertragung eines Übertragungsleistungsregelungsbits durch die Basisstation eingerichtet ist, wobei das Übertragungsleistungsregelungsbit bei der Regelung einer Übertragungsleistung einer Mobilstation im System verwendet wird, die eine Übertragungsleistungsregelungsvorrichtung nach Anspruch 3 aufweist, mit einer Einrichtung (124) zur Berechnung eines SIR (Signal-zu-Interferenzverhältnisses) empfangener Leistung eines von der Mobilstation gesendeten und an der Basisstation empfangenen gewünschten Signals bezüglich der Summe von Interferenzleistung von anderen Mobilstationen und thermischer Rauschleistung, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (126) zur Entscheidung, ob das SIR größer als ein Bezugswert ist, der zur Erfüllung einer vorbestimmten Übertragungsqualität vorbestimmt ist, und eine Einrichtung (126) zum Einfügen des Übertragungsleistungsregelungsbits periodisch in einen Vorwärtsrahmen, der von der Basisstation zur Mobilstation zu übertragen ist, entsprechend dem Ergebnis einer Entscheidung durch die Entscheidungseinrichtung (126).
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